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Diseño de una motocicleta para la marca Suzuki

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Academic year: 2021

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Resumen

El presente proyecto tiene como objetivo el diseño del chasis y del basculante de una motocicleta para la marca Suzuki, así como su integración con el resto de componentes de la misma, algunos de ellos diseñados y modelados, otros simplemente adquiridos. Se trata del diseño de un primer prototipo, motivo por el cuál la fabricación de la motocicleta queda totalmente fuera del alcance del proyecto.

Se ha diseñado una motocicleta de arquitectura Hypermotard, o Supermotard de gran cilindrada, por ser una tipología que se adecuaba al motor Suzuki bicilíndrico en V del que se disponía.

Se han analizado tanto el chasis como el basculante mediante el Método de los Elementos Finitos, tratando de optimizar el diseño a fin de obtener la rigidez, tanto a flexión como a torsión, más adecuada para un buen comportamiento dinámico de la motocicleta.

El diseño final ha logrado la integración de muchos de los componentes de una motocicleta, enlazando chasis y basculante con la mayoría de los elementos que componen estos vehículos: sistema de transmisión, frenada, suspensión y dirección, tubo de escape y ruteado del mismo, carrocería y otras piezas que se verán a lo largo del proyecto.

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Sumario Resumen _________________________________________________________________ 1 Sumario __________________________________________________________________ 3 Listado de Figuras _________________________________________________________ 7 Listado de Tablas _________________________________________________________ 14 1. Glosario _____________________________________________________________ 15 2. Prefacio ______________________________________________________________ 17 2.1. Origen del proyecto ________________________________________________ 17 2.2. Enfoque del proyecto _______________________________________________ 17 2.3. Motivación ________________________________________________________ 18 3. Introducción __________________________________________________________ 19 3.1. Objetivos _________________________________________________________ 19 3.2. Alcance __________________________________________________________ 19 4. Elección de la arquitectura ______________________________________________ 20 4.1. Especificaciones generales del proyecto _______________________________ 20 4.2. Estudio previo del mercado de dos ruedas _____________________________ 21 4.2.1. Segmentación del mercado _________________________________________ 21 4.2.2. Mercado de motocicletas ___________________________________________ 27 4.3. Conceptos teóricos ________________________________________________ 29

4.3.1. Distancia entre ejes ________________________________________________ 31 4.3.2. Avance _________________________________________________________ 31 4.3.3. Ángulo de lanzamiento _____________________________________________ 32 4.3.4. Lectura del neumático ______________________________________________ 33 4.4. Especificaciones técnicas del motor __________________________________ 35 4.5. Viabilidad de la opción Maxi-Scooter __________________________________ 36 4.5.1. Introducción a la arquitectura Scooter __________________________________ 36

4.5.1.1. Clasificación/Segmentación de las Scooter __________________________ 37 4.5.2. Introducción a la arquitectura Maxi-Scooter _____________________________ 37 4.5.3. Estudio de las diferentes Maxi-Scooter del mercado ______________________ 38 4.5.4. Compatibilidad entre arquitectura Maxi-Scooter y motor Suzuki en V __________ 41 4.6. Viabilidad de la opción Hypermotard __________________________________ 43

4.6.1. Introducción a la arquitectura Hypermotard _____________________________ 44 4.6.2. Estudio de las diferentes Hypermotard del mercado _______________________ 44 4.6.3. Compatibilidad entre arquitectura y motor Suzuki en V _____________________ 47

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5. Diseño y desarrollo de la motocicleta _____________________________________ 48 5.1. Especificaciones del diseño _________________________________________ 48 5.2. Características generales de la motocicleta ____________________________ 48 5.2.1. Diseño definitivo __________________________________________________ 48 5.2.2. Geometría básica _________________________________________________ 55 5.3. Diseño del chasis __________________________________________________ 58

5.3.1. Tipología de chasis ________________________________________________ 59 5.3.2. Elección y modelado del chasis ______________________________________ 62 5.3.3. Análisis de uniones y/o anclajes ______________________________________ 65 5.3.3.1. Anclajes al motor ______________________________________________ 65 5.3.3.2. Anclaje a la suspensión trasera ___________________________________ 66 5.3.3.3. Unión del chasis con la tija de dirección: la dirección de la motocicleta ____ 67 5.3.4. Análisis con el Método de Elementos Finitos ____________________________ 68 5.3.4.1. Consideraciones iniciales de trabajo _______________________________ 70 5.3.4.2. Ensayo a torsión ______________________________________________ 73 5.3.4.3. Ensayo a flexión lateral _________________________________________ 75 5.3.4.4. Ensayo a flexión vertical ________________________________________ 76 5.3.4.5. Prueba de resistencia 5G _______________________________________ 78 5.4. Diseño del basculante ______________________________________________ 81

5.4.1. Tipología de basculantes ___________________________________________ 81 5.4.1.1. Basculantes tubulares __________________________________________ 82 5.4.1.2. Basculantes de sección variable __________________________________ 83 5.4.1.3. Basculantes Monobrazo ________________________________________ 84 5.4.2. Elección y modelado del basculante___________________________________ 85 5.4.3. Análisis de uniones y/o anclajes ______________________________________ 87 5.4.3.1. Unión con el chasis ____________________________________________ 87 5.4.3.2. Unión con la suspensión trasera __________________________________ 89 5.4.3.3. Unión con la rueda trasera ______________________________________ 92 5.4.4. Análisis con el Método de Elementos Finitos ____________________________ 94 5.4.4.1. Ensayo de rigidez a flexión lateral _________________________________ 94 5.4.4.2. Ensayo de rigidez torsional _____________________________________ 100 5.4.4.3. Prueba de resistencia 5G ______________________________________ 105 5.5. Mecanismo de suspensión _________________________________________ 108

5.5.1. Suspensión delantera _____________________________________________ 108 5.5.1.1. Conceptos teóricos y tipología actual _____________________________ 108 5.5.1.2. Descripción de la suspensión delantera ___________________________ 110 5.5.2. Suspensión trasera _______________________________________________ 111

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5.5.2.1. Conceptos teóricos y tipología actual _____________________________ 111 5.5.2.2. Descripción de la suspensión trasera _____________________________ 112 5.6. Sistema de transmisión secundaria __________________________________ 116

5.6.1. Tipos de transmisión y componentes _________________________________ 116 5.6.2. Efectos de la cadena en el sistema de suspensión _______________________ 117 5.6.3. Elección y diseño de la transmisión de la motocicleta _____________________ 120 5.7. Sistema de frenado ________________________________________________ 122

5.7.1. Discos de freno __________________________________________________ 122 5.7.2. Las pinzas de freno _______________________________________________ 123 5.8. Otros elementos __________________________________________________ 126

5.8.1. Ruteado del escape ______________________________________________ 126 5.8.2. Depósito y motor _________________________________________________ 127 5.8.3. La carrocería ____________________________________________________ 129

6. Impacto medioambiental _______________________________________________ 131 7. Presupuesto del proyecto ______________________________________________ 132 Conclusiones ____________________________________________________________ 134 Agradecimientos _________________________________________________________ 135 Bibliografía ______________________________________________________________ 136 Referencias bibliográficas _______________________________________________ 136 Bibliografía complementaria______________________________________________ 137

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Listado de Figuras

CAPÍTULO 2

Figura 2.1 Suzuki Gladius ________________________________________________ 17

Figura 2.2 Suzuki V-Strom _______________________________________________ 17

Figura 2.3 Suzuki TL 1000R ______________________________________________ 18

Figura 2.4 Suzuki SV ____________________________________________________ 18

CAPÍTULO 4

Figura 4.1 Yamaha TZR 50cc _____________________________________________ 22 Figura 4.2 Supermotard Rieju MRT 50cc ____________________________________ 22 Figura 4.3 Ciclomotor tipo Scooter Peugeot __________________________________ 22

Figura 4.4 Piaggio Vespa ________________________________________________ 23 Figura 4.5 Yamaha T-Max 750cc __________________________________________ 23 Figura 4.6 Honda SH 125cc ______________________________________________ 23

Figura 4.7 Ducati Monster ________________________________________________ 23 Figura 4.8 Harley Davidson _______________________________________________ 24 Figura 4.9 Yamaha XV950 _______________________________________________ 24 Figura 4.10 Yamaha R1 _________________________________________________ 24 Figura 4.11 Motocicleta Sport-Touring ______________________________________ 25 Figura 4.12 BMW K 1600 ________________________________________________ 25 Figura 4.13 Motocicleta Trail ______________________________________________ 26 Figura 4.14 Motocicleta de Enduro _________________________________________ 26 Figura 4.15 Motocicleta de Trial ___________________________________________ 26 Figura 4.16 Supermotard KTM 690 _________________________________________ 27 Figura 4.17 Geometría básica de la motocicleta _______________________________ 29 Figura 4.18 Centro de Gravedad (CdG) de una motocicleta ______________________ 30 Figura 4.19 Distancia entre ejes o batalla ____________________________________ 31 Figura 4.20 Avance de la motocicleta _______________________________________ 32

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Figura 4.21 Ángulo de lanzamiento ________________________________________ 33 Figura 4.22 Código de un neumático _______________________________________ 34 Figura 4.23 Diferentes indicaciones que puede tener un neumático ________________ 34 Figura 4.24 Motor Suzuki V-Strom _________________________________________ 35

Figura 4.25 Lambretta Scooter ____________________________________________ 37

Figura 4.26 HondaIntegra 750 ____________________________________________ 38

Figura 4.27 Chasis HondaIntegra 750 ______________________________________ 38

Figura 4.28 Chasis Gilera GP 800 _________________________________________ 39 Figura 4.29 Gilera GP 800 _______________________________________________ 39 Figura 4.30 Chasis de la Yamaha T-Max 530 _________________________________ 39 Figura 4.31 Yamaha T-Max 530 ___________________________________________ 39 Figura 4.32 BMW C 600 Sport ____________________________________________ 40 Figura 4.33 BMW C 650 GT ______________________________________________ 40 Figura 4.34 Vista interior de la Suzuki V-Strom ________________________________ 41

Figura 4.35 Estructura interna de la HondaIntegra 750 _________________________ 42

Figura 4.36 Superposición del motor Suzuki con la HondaIntegra 750 _____________ 43

Figura 4.37 Superposición del motor V-Suzuki con el chasis de la HondaIntegra 750 _ 43

Figura 4.38 Supermotard Husqvarna RR 450 _________________________________ 44 Figura 4.39 Aprilia Dorsoduro 1200cc ABS___________________________________ 45 Figura 4.40 Aprilia Dorsoduro 750cc ________________________________________ 45 Figura 4.41 Ducati Hypermotard ___________________________________________ 45 Figura 4.42 KTM 990 Supermoto T_________________________________________ 46 Figura 4.43 Husqvarna Nuda 900 R ________________________________________ 46 Figura 4.44 Superposición motor Suzuki con Ducati Hypermotard _________________ 47

CAPÍTULO 5

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Figura 5.2 Vista lateral del diseño final de la motocicleta ________________________ 49 Figura 5.3 Visualización de los parámetros geométricos de la motocicleta ___________ 56 Figura 5.4 Diferentes partes de un chasis de motocicleta ________________________ 58 Figura 5.5 Chasis simple de cuna cerrado, Bultaco Metralla (1962) ________________ 59 Figura 5.6 Chasis de simple cuna abierto, Ducati 24 horas (1973)__________________60 Figura 5.7 Chasis de simple cuna desdoblado, KTM 250 SX (2011) _______________ 60 Figura 5.8 Chasis doble cuna de Triumph (1962) ______________________________ 60 Figura 5.9 Chasis multitubular de Ducati _____________________________________ 61 Figura 5.10 Chasis de doble viga Yamaha R6 (2008) ___________________________ 61 Figura 5.11 Chasis monoviga, Honda CB 900 F (2002) _________________________ 61

Figura 5.12 Interfaz del programa SolidWorks Student Edition 2014 _______________ 63 Figura 5.14 Detalle de la forma multitubular del chasis. _________________________ 63 Figura 5.13 Renderizado del diseño final del chasis de la motocicleta ______________ 63 Figura 5.15 Integración del chasis con el motor de la motocicleta __________________ 64

Figura 5.16 Integración del chasis con los demás componentes de la motocicleta _____ 64

Figura 5.17 Elementos principales del chasis diseñado _________________________ 65 Figura 5.18 Motor V-Strom con los puntos de anclaje al chasis ___________________ 65 Figura 5.19 Unión del chasis con el motor Suzuki ______________________________ 66

Figura 5.20 Disposición final del chasis y el motor Suzuki________________________ 66

Figura 5.21 Anclaje chasis-suspensión trasera ________________________________ 67 Figura 5.22 Tijas de dirección _____________________________________________ 67 Figura 5.23 Unión entre el chasis y el sistema de dirección y suspensión ___________ 68 Figura 5.24: Esquema del ensayo a flexión vertical_____________________________ 69 Figura 5.25: Esquema del ensayo a flexión lateral _____________________________ 69 Figura 5.26: Esquema del ensayo a torsión del chasis __________________________ 70 Figura 5.27 Geometría del chasis para la simulación en Ansys ___________________ 71 Figura 5.28 Mallado del chasis para la simulación en Ansys ______________________ 72 Figura 5.29 Condiciones de contorno del ensayo a torsión del chasis ______________ 73

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Figura 5.30 Resultados de la deformación en el eje Z __________________________ 74 Figura 5.31 Comprobación de la no deformación del motor ______________________ 74 Figura 5.32 Condiciones de contorno del ensayo a flexión lateral _________________ 75 Figura 5.33 Resultados de la deformación en el eje Z __________________________ 76 Figura 5.34 Condiciones de contorno del ensayo a flexión vertical _________________ 77 Figura 5.35 Resultados de la deformación en el eje Y __________________________ 77 Figura 5.36 Fuerzas en la prueba de resistencia 5G ___________________________ 78 Figura 5.37 Condiciones de contorno de la prueba de resistencia 5G ______________ 79 Figura 5.38 Tensión equivalente resultante __________________________________ 79 Figura 5.39 Zona del chasis de máxima tensión equivalente _____________________ 80 Figura 5.40 Basculante montado en la Yamaha R1 (1999) ______________________ 82 Figura 5.41 Basculante de la Yamaha FZ 750 ________________________________ 83 Figura 5.42 Basculante tubular de sección rectangular _________________________ 83 Figura 5.43 Basculante multitubular (Bimota Tesi) _____________________________ 83 Figura 5.44 Basculante utilizado en la Kawasaki ZX10-r (2009) ___________________ 83 Figura 5.45 Basculante de sección variable __________________________________ 84 Figura 5.46 Basculante de sección variable 2 _________________________________ 84 Figura 5.47 Basculante monobrazo de Ram Italia para la Ducati 1098 _____________ 85 Figura 5.48 Basculante monobrazo multitubular _______________________________ 85 Figura 5.49 Renderizado del diseño definitivo del basculante de la motocicleta _______ 85 Figura 5.50 Integración del basculante con el resto de elementos del tren trasero _____ 86

Figura 5.51 Puntos de unión o de anclaje del basculante ________________________ 87 Figura 5.52 Ejemplo de unión basculante-chasis ______________________________ 87 Figura 5.53 Ejemplo de unión basculante-chasis 2 _____________________________ 88 Figura 5.54 Vista de sección del eje de pivotamiento del basculante _______________ 88 Figura 5.55 Diseño final del anclaje basculante-chasis __________________________ 89

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Figura 5.56 Tipología de suspensión trasera __________________________________ 89 Figura 5.57 Anclaje del amortiguador sin elementos intermedios __________________ 90 Figura 5.58 Anclaje del amortiguador sin elementos intermedios 2 _________________ 90 Figura 5.59 Anclaje del amortiguador con triangulación fija al basculante ____________ 90 Figura 5.60 Anclaje del amortiguador con sistema progresivo 2 ___________________ 91 Figura 5.61 Anclaje del amortiguador en sistema progresivo _____________________ 91 Figura 5.62 Diseño final del anclaje de la suspensión trasera _____________________ 91 Figura 5.63 Componentes de la llanta de una rueda trasera de motocicleta __________ 92 Figura 5.64 Unión basculante-rueda trasera __________________________________ 93 Figura 5.65 Unión basculante-rueda trasera 2 ________________________________ 93 Figura 5.66 Pieza intermedia que une la pinza de freno con el basculante ___________ 93 Figura 5.67 Diseño final de la unió basculante-rueda trasera _____________________ 93 Figura 5.68 Propiedades del material del basculante ___________________________ 95 Figura 5.69 Mallado del basculante _________________________________________ 95 Figura 5.70 Mallado refinado en los patines del basculante ______________________ 96 Figura 5.71 Condiciones de contorno del ensayo a flexión lateral __________________ 96 Figura 5.72 Empotramiento del anclaje basculante-chasis _______________________ 97 Figura 5.73 Carga puntual en el extremo del basculante ________________________ 97 Figura 5.74 Carga puntual en el extremo del basculante 2 _______________________ 97 Figura 5.75 Resultados de la deformación en el eje Z ___________________________ 98 Figura 5.76 Zona de desplazamiento máximo en Z_____________________________ 98 Figura 5.77 Resultados de la deformación del basculante _______________________ 99 Figura 5.78 Resultados de la deformación del basculante 2 ______________________ 99 Figura 5.79 Resultados de la deformación del basculante 3 ______________________ 99 Figura 5.80 Ecuación de rigidez a flexión ___________________________________ 100 Figura 5.81 Interpretación del cálculo de rigidez a flexión _______________________ 100 Figura 5.82 Condiciones de contorno del ensayo a torsión ______________________ 101 Figura 5.83 Carga puntual en el eje Y negativa _______________________________ 101

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Figura 5.84 Carga puntual en el eje Y positiva _______________________________ 101 Figura 5.85 Resultados de la deformación torsional del basculante _______________ 102 Figura 5.86 Zona de máxima deformación positiva eje Y _______________________ 102 Figura 5.87 Zona de máxima deformación negativa eje Y ______________________ 102 Figura 5.88 Deformación del basculante debido al esfuerzo torsional _____________ 103 Figura 5.89 Deformación del basculante debido al esfuerzo torsional 2 ____________ 103 Figura 5.90 Ecuación rigidez a torsión _____________________________________ 103 Figura 5.91 Resultados cualitativos de tensión equivalente de Von-Mises __________ 104 Figura 5.92 Zona de máxima tensión equivalente en el basculante _______________ 104 Figura 5.93 Mallado refinado del anclaje de la suspensión trasera ________________ 105 Figura 5.94 Mallado del basculante para la prueba de resistencia 5G _____________ 105 Figura 5.95 Condiciones de contorno de la prueba de resistencia 5G _____________ 106 Figura 5.96 Articulación del anclaje chasis-basculante _________________________ 106 Figura 5.97 Fuerza del muelle en el basculante ______________________________ 106 Figura 5.98 Resultados de la tensión equivalente en el basculante _______________ 106 Figura 5.99 Zona de máxima tensión equivalente ____________________________ 107 Figura 5.100 Zona de máxima tensión equivalente 2 __________________________ 107 Figura 5.101 Partes de una horquilla telescópica _____________________________ 109 Figura 5.102 Horquilla telescópica invertida _________________________________ 109 Figura 5.103 Diseño final del sistema de suspensión delantero __________________ 110 Figura 5.104 Parte superior de la horquilla __________________________________ 111 Figura 5.105 Parte inferior de la horquilla ___________________________________ 111 Figura 5.106 Diseño final del sistema de suspensión trasero ____________________ 112 Figura 5.107 Posición 1 del amortiguador en el cálculo de progresividad ___________ 113 Figura 5.108 Representación gráfica del cálculo de progresividad (posición 1) ______ 114 Figura 5.109 Posición 2 del amortiguador en el cálculo de progresividad ___________ 115

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Figura 5.110 Representación gráfica del cálculo de progresividad (posición 2) ______ 115 Figura 5.111 Tipo de transmisión en función de la posición del eje del motor ________ 116 Figura 5.112 Partes de un eslabón de cadena _______________________________ 116 Figura 5.113 Fuerzas de rueda, cadena y basculante __________________________ 117 Figura 5.114 Visualización del efecto anti-squat ______________________________ 118 Figura 5.115 Cálculo geométrico del efecto anti-squat _________________________ 119 Figura 5.116 Posición de la línea de fuerza para diferentes valores de anti-squat ____ 119 Figura 5.117 Diseño final del sistema de transmisión secundaria _________________ 120 Figura 5.118 Diseño de la cadena, con el piñón y la corona _____________________ 120 Figura 5.119 Valor de anti-squat de la motocicleta diseñada ____________________ 121 Figura 5.120 Cálculo del efecto anti-squat __________________________________ 121 Figura 5.121 Pistas del disco de freno _____________________________________ 122 Figura 5.122 Diferencias trayectorias de frenada en función del freno que se utilice __ 123 Figura 5.123: Ejemplo de pinza axial _______________________________________ 124 Figura 5.124: Detalle del sistema de frenado delantero ________________________ 125 Figura 5.125 Sistema de frenado delantero de la motocicleta ____________________ 125 Figura 5.126 Sistema de frenado trasero de la motocicleta ______________________ 125 Figura 5.127 Componentes del freno trasero en el reposapiés derecho ____________ 125 Figura 5.128 Ruteado de los tubos de escape desde la salida de humos del motor ___ 126 Figura 5.129 Ausencia de interferencias entre el ruteado y el resto de elementos ____ 127 Figura 5.130 Ruteado de la 2a salida del motor en más detalle __________________ 127 Figura 5.131 Ausencia de interferencias entre el ruteado y el resto de elementos 2 ___ 127 Figura 5.132 Motor, ruteado de escapes, inyección y depósito con airbox visible _____ 128 Figura 5.133 Motor, ruteado de escapes, inyección y depósito de la motocicleta _____ 128 Figura 5.134 Pieles de la carrocería central de la motocicleta ____________________ 129 Figura 5.135 Guardabarros delantero de la motocicleta ________________________ 130 Figura 5.136 Protección frontal y faro de la motocicleta ________________________ 130

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Listado de Tablas

CAPÍTULO 4

Tabla 4.1 Matriculaciones por tipo de motocicleta _____________________________ 28 Tabla 4.2 Matriculaciones por cilindrada _____________________________________ 28 Tabla 4.3 Matriculaciones por marca _______________________________________ 28 Tabla 4.4 Especificaciones del Motor de la Suzuki V-Strom DL 1000 i de la Suzuki V-Strom 650

ABS. ____________________________________________________________ 36 Tabla 4.5 Parámetros geométricos de diferentes Maxi-Scooter ___________________ 40

Tabla 4.6 Parámetros geométricos de las Hypermotard _________________________ 46 CAPÍTULO 5

Tabla 5.1 Componentes de la motocicleta diseñados por los autores del proyecto ____ 50 Tabla 5.2 Componentes de la motocicleta seleccionados y modelados por los autores del

proyecto _________________________________________________________ 52 Tabla 5.3 Componentes de la motocicleta seleccionados por los autores y proporcionados por

diferentes fabricantes _______________________________________________ 55 Tabla 5.4 Parámetros geométricos de la motocicleta diseñada ___________________ 56 Tabla 5.5 Composición química del acero AISI 4130 ___________________________ 62 Tabla 5.6 Propiedades físicas del acero _____________________________________ 62 Tabla 5.7 Cálculo del desplazamiento de la rueda y del muelle (posición 1) ________ 114 Tabla 5.8 Cálculo del desplazamiento de la rueda y del muelle (posición 2) ________ 115 CAPÍTULO 7

Tabla 7.1 Desglose de horas de ingeniería __________________________________ 132 Tabla 7.2 Costes de las acciones realizadas por los ingenieros __________________ 132 Tabla 7.3 Amortización de los activos utilizados en el proyecto __________________ 133 Tabla 7.4 Coste total del proyecto ________________________________________ 133

(15)

1.

Glosario

CAD: diseño asistido por ordenador. C.D.M.: centro de masas.

CdG: Centro de Gravedad.

cc: centímetros cúbicos. A pesar de que centímetros cúbicos no es la unidad básica del Sistema Internacional, lo serían los metros cúbicos m3, y que cc tampoco es su expresión básica de la unidad, la cual sería cm3, en el mundo de la automoción es usual que se use las unidades cc para referirse a la cilindrada de un motor.

FEA: Ánalisis de Elementos Finitos FEM: Finite Element Method.

GT: Gran Turismo. Tipología de motocicletas.

IFC: Instantaneous Force Center (Centro Instantáneo de Fuerzas, calculado para determinar el anti-squat de la moto).

Motor en V: disposición de motor de combustión en la cual los cilindros se agrupan en dos bloques o filas de cilindros, formando una letra "V" y convergen en el mismo cigüeñal. Ruteado: recorrido que sigue el tubo de escape hasta el motor.

(16)
(17)

2.

Prefacio

El presente proyecto no se entendería sin antes mencionar varios aspectos que han sido imprescindibles en su elaboración. Aspectos como el origen del mismo o las motivaciones que se han dado para indagar en el ámbito de la automoción, más concretamente en el mundo de la ingeniería de dos ruedas.

2.1. Origen del proyecto

Se escogió trabajar en este proyecto de fin de carrera en el ámbito de la automoción. Tras decidir que, concretamente, lo que se pretendía era diseñar una motocicleta con motor de combustión interna, se empezó a buscar posibles opciones.

La opción más interesante fue la que propuso el Dr. Emilio Angulo, profesor asociado al departamento de Resistencia de Materiales de la ETSEIB. Disponía del diseño en CAD del motor de la Suzuki V-Strom, con unas características predefinidas, que sería el punto de partida para el diseño de la motocicleta.

2.2. Enfoque del proyecto

Para dar un enfoque más real al proyecto, se ha decidido realizarlo como si hubiera sido encargado expresamente por la empresa a la que pertenece el motor del que se dispone.

Suzuki, marca importante y reconocida en el ámbito automovilístico, dispone de un motor bicilíndrico en V que ha gozado de un éxito incontestable en varias motocicletas realizadas con dicho motor. Ha desarrollado diferentes arquitecturas y ha conseguido los siguientes tipos de motocicleta:

- Off-Trail: Suzuki V-Strom - Naked: Suzuki Gladius

(18)

- Deportiva: Suzuki SV - Super Deportiva: Suzuki TL 1000R

Así pues, esta exitosa marca ha propuesto elaborar el diseño de una nueva motocicleta que difiera de las arquitecturas anteriores, utilizando el propulsor mencionado anteriormente con dos posibles opciones de arquitectura para el proyecto: una motocicleta Maxi-Scooter y otra llamada Supermotard de gran cilindrada o Hypermotard.

2.3. Motivación

La motivación principal para realizar este proyecto ha sido el interés por aprender y adquirir los máximos conocimientos posibles sobre la ingeniería de motocicletas. De hecho, uno de los autores del proyecto es motorista y este apasionado e interesantísimo sector forma parte de su filosofía de vida. No obstante, ninguno de los dos autores disponía de un alto nivel de conocimiento técnico sobre motocicletas.

Para ambos, realizar un proyecto final de carrera como éste, ha resultado un reto por la cantidad de aspectos técnicos que alberga una motocicleta. Entender conceptos teóricos mecánicos o de resistencia de materiales, trabajar con Elementos Finitos, diseñar un sinfín de piezas con programas CAD, elegir entre uno y otro material que más se adecue a las necesidades, etc.; todos estos factores forman un gran estímulo y motivación de cara a adquirir nuevos conocimientos y poner en práctica muchos de los ya adquiridos durante cinco años de carrera.

(19)

3.

Introducción

3.1. Objetivos

El objetivo principal del proyecto es obtener un primer diseño del chasis y del basculante de la motocicleta, así como su integración con todos los diferentes elementos unidos a ambos, a fin de obtener un primer prototipo de motocicleta. Algunos elementos se van a diseñar partiendo de cero, otro se van a modelizar en 3D simulando su compra a fabricantes especializados, y otros simplemente se conseguirán de distintas fuentes alternativas ya que los vendedores originales de grandes marcas no ceden componentes en CAD para trabajos académicos.

En lo que se refiere al chasis y al basculante, se pretende realizar un primer modelado en 3D de cada uno de ellos, para posteriormente proceder al cálculo de rigidez, tanto a flexión como a torsión, de estas dos piezas mediante el Método de Elementos Finitos a fin de optimizarlas y obtener el mejor diseño posible, combinando rigidez adecuada y bajo peso.

Otro objetivo a conseguir en el presente proyecto es elegir y justificar debidamente qué tipología de motocicleta se va a diseñar o, dicho de otra forma, qué arquitectura entre las dos propuestas inicialmente se decidirá desarrollar. Éste será un paso previo a realizar, indispensable para el posterior diseño de la motocicleta.

3.2. Alcance

Diseñar todos y cada uno de los elementos de una motocicleta, y obtener su perfecta integración, es inabarcable en un solo proyecto de fin de carrera, aunque éste haya sido realizado conjuntamente por dos alumnos. Por ello se ha excluido del alcance diversos puntos:

 El dimensionamiento y cálculo completo de los frenos y suspensiones. Se han seleccionado componentes de primera línea, que tienen rendimiento óptimo en motocicletas de características similares.

 Estudio y modelizado del sistema eléctrico de la moto.

 Componentes como la carrocería, asiento, inyecciones o depósito se han modelizado a modo de prototipo.

(20)

4.

Elección de la arquitectura

El primer paso a realizar en este proyecto será la elección de la tipología de motocicleta que se va a desarrollar. Tal y como se ha descrito en el prefacio, el departamento de motocicletas de Suzuki ha propuesto el diseño de dos arquitecturas utilizando el mismo motor que utiliza la Suzuki V-Strom. Por lo tanto, la elección radicará entre estos dos tipos propuestos: un diseño de Maxi-Scooter o, por el contrario, uno de Hypermotard.

Para elegir una de estas dos opciones, será necesario realizar un estudio para conocer las características principales de ambas tipologías de moto. Previamente, como en cualquier otro proyecto, es indispensable realizar un estudio del mercado en cuestión: investigar qué tipología de motocicletas se venden más, de que cilindrada o de que marca, etc. No obstante, las conclusiones que se extraigan de éste estudio serán meramente informativas, ya que tanto la cilindrada como el tipo de motocicleta están restringidos a las condiciones impuestas por la marca que ha pedido la realización de este proyecto.

Además, también se llevará a cabo una explicación de diferentes conceptos teóricos de parámetros generales de las motocicletas. Entender perfectamente estos conceptos será imprescindible para obtener unos conocimientos básicos que ayuden en gran medida a una correcta elección del tipo de motocicleta que se va a diseñar, y a un diseño adecuado de la misma.

4.1. Especificaciones generales del proyecto

Dentro de los objetivos generales del proyecto de diseñar una motocicleta, se deben seguir una serie de especificaciones sobre la misma, algunas de ellas ya comentadas:

 Diseñar un prototipo de motocicleta que se ajuste a las características base de la tipología escogida.

 Usar el motor Suzuki bicilíndrico en V, en la versión de 650 cc o de 1000 cc, en función de las prestaciones que pueda ofrecer a la motocicleta diseñada.

 Cumplir con los criterios resistentes y de rigidez adecuados a la tipología de moto diseñada.

 Integrar los demás componentes de la motocicleta siguiendo y respetando las especificaciones anteriores.

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4.2. Estudio previo del mercado de dos ruedas

En primer lugar, se describe cómo es y qué peculiaridades tiene el mercado de las motocicletas. Para ello, y para facilitar la búsqueda de información, se ha limitado el estudio en España, país culturalmente muy aficionado al sector de dos ruedas, a fin de entender mejor el mercado y sus características.Esto incluye tanto un análisis de las ventas y de la producción de motos, como una segmentación de éstas o, lo que es lo mismo, un estudio de cómo se dividen las motocicletas en función de sus características.

4.2.1. Segmentación del mercado

La segmentación de mercado es el arte de dividir un mercado en grupos diferentes de consumidores que podrán requerir productos o combinaciones de marketing diferentes.

El mercado no se puede considerar como una unidad indivisible y ofrecer a todos los compradores el mismo producto, ya que sus necesidades no se verían convenientemente satisfechas. Cada usuario o comprador se diferencia en multitud de características y sus necesidades son completamente dispares.

En el caso del mercado que se pretende estudiar, al comprar una motocicleta cada usuario busca unas prestaciones, cualidades o características distintas. Las motos han dejado de ser un mero medio de transporte y la mayoría, actualmente, satisfacen otras necesidades de los usuarios. De esta manera, el mercado se ha diversificado enormemente tanto en su diseño como en sus prestaciones.

Por todo lo anteriormente citado, es necesario dividir el mercado en segmentos o grupos de población con necesidades homogéneas respecto a algún producto, en este caso, a las motocicletas. Gran parte del éxito de un sector es tener una adecuada segmentación de su mercado en función de las características de su producto.

Conocer con exactitud cada uno de los segmentos del mercado de dos ruedas es una tarea primordial para poder incidir sobre ellos correctamente, pues cada uno de los segmentos deberá responder a ciertas características o propiedades.

A continuación, se analizarán los diferentes segmentos en los que está dividido el mercado de la motocicleta en base a la tipología de moto. [Manzano, 2011]. Hay que mencionar, no obstante, que existen diversas variables de segmentación en un mercado tan amplio como el que se está tratando, además de la que se estudiará: en base al precio, a la cilindrada, etc. Se ha decidido estudiar la segmentación en base a la tipología porque lo que se intenta conseguir

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es un amplio conocimiento de los tipos de motos existentes para, seguidamente, tratar con mayor rigor la elección de la arquitectura que se va a diseñar.

Ciclomotores

Los ciclomotores constituyen la mayor parte de la producción de motocicletas, a pesar de que la legislación no las considere como tal. Se trata de motocicletas con un motor limitado a 50cc y una velocidad máxima permitida de 45 Km/h – aunque por prestaciones la mayoría puedan alcanzar mayores velocidades sin ninguna dificultad –.

Sus características principales son una buena manejabilidad y un tamaño reducido, factores que la hacen perfecta para desplazarse por ciudad y/o zonas urbanas. Además, tienen un mantenimiento reducido, consumen poca gasolina y la posibilidad de conducirlos a partir de los 15 años de edad.

Por último, hay que destacar de ellos que pueden tener diferentes arquitecturas, siempre con motores limitados a 50cc: Scooter , Supermotard, Deportivas y Custom.

Scooter

La Scooter es un tipo de motocicleta con un tamaño y una manejabilidad que son favorables para circular por ciudad y evitar atascos, al igual que el ciclomotor. También destaca por tener un bajo consumo y gran facilidad de conducción al tener cambio automático.

Figura 4.3 Ciclomotor tipo Scooter Peugeot

Figura 4.1 Yamaha TZR 50cc

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A pesar de sus semejanzas, la Scooter tiene varias características que la diferencian de los ciclomotores: las ruedas son de pequeña sección, de 10 pulgadas como máximo; la cilindrada oscila, en líneas generales, entre los 50cc y

150cc, si bien, existen modelos con propulsores de hasta 650cc, incluso más, con lo que se aumentan sus posibilidades de uso. A estos modelos de gran cilindrada se les encuadra dentro de una categoría

propia, conociéndose como Mega-Scooter s. Otras características importantes son que las piernas del conductor van protegidas y están equipadas para llevar un pasajero si la reglamentación lo permite. La Vespa, de la

marca italiana

Piaggio, es la Scooter por excelencia y se puede observar en la Figura 4.4. La Honda SH125cc o la

Yamaha T-Max 750cc se han convertido en unas de las

Scooter más populares y vendidas.

Naked

Las motocicletas Naked se caracterizan por no disponer de ningún tipo de carenado o carrocería, o tenerla muy limitada. De hecho, su nombre proviene de la palabra “desnuda” traducida al inglés. Dentro de esta propia tipología, al igual que en el caso de los ciclomotores, se puede hacer una clasificación en función de sus prestaciones y de su origen. La motocicleta Naked por excelencia es la Ducati Monster (Figura 4.7).

Este tipo de moto se comenzó a utilizar después de la implantación masiva del carenado, buscando un aspecto retro, que recordará a las

motocicletas anteriores a esta

implantación. Así pues, la estética juega un papel fundamental en estas motos, pero no condiciona a su comportamiento o prestaciones.

Figura 4.4 Piaggio Vespa

Figura 4.6 Honda SH 125cc

Figura 4.5 Yamaha T-Max 750cc

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La mayoría de modelos tienen un enfoque turístico, aunque hay algunas Naked que están realizadas con una perspectiva totalmente deportiva.

Custom

Las Custom, o antiguamente denominadas Chopper, tienen su origen en América del Norte, más concretamente, a las Harley Davidson, primera motocicleta de este tipo. Deben su imagen a que en esa parte del mundo hay unas estrictas restricciones de velocidad y, por tanto, las motos no se construyen en base a las prestaciones o a su comportamiento dinámico, sino a su imagen y

estética. Se suele decir que las Custom marcan o visualizan la personalidad del usuario que las poseen. A pesar de que su origen sea Norte América, actualmente las motocicletas japonesas de este estilo se han hecho un hueco en el mercado, como por ejemplo la marca Yamaha con su XV950.

Son motocicletas generalmente incómodas,

con una postura de conducción totalmente anti-aerodinámica y con una tecnología y prestaciones limitadas, factor que condiciona el peso de ésta, que es muy elevado. Esta tipología existe en toda la gama de cilindradas posible.

Deportiva

Se trata de motocicletas diseñadas a partir de modelos de competición como se muestra en la Figura 4.10 y, por lo tanto, tienen grandes prestaciones debido a una excelente relación peso/potencia. Su conducción es, como su propio nombre indica, deportiva: estriberas elevadas, asiento alto y

manillar bajo. Ideales para una conducción rápida por carreteras en buen estado y con curvas. Figura 4.10 Yamaha R1 Figura 4.8 Harley Davidson

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Sport Touring

Estás motocicletas se podrían considerar como deportivas, pero con una mayor comodidad. Además, tienen como característica que permiten realizar largos viajes llevando un pasajero con comodidad. Combinan prestaciones elevadas con gran confort y un buen equipamiento, tal y como se observa en la Figura 4.11.

Touring

Se suele englobar en esta categoría a las motos de cualquier cilindrada sin grandes pretensiones deportivas. Suelen ser motos económicas si se comparan con otras de la misma cilindrada y mayores pretensiones, siendo ante todo muy prácticas. Son motocicletas diseñadas y fabricadas para realizar largos viajes con ellas.

Trail

En principio surgieron como modelos de campo adaptados al uso en carretera, si bien en la actualidad la situación es opuesta, siendo modelos de carretera con ciertas aptitudes para

Figura 4.11 Motocicleta Sport-Touring

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circular por caminos y sendas forestales de escasa dificultad. Para ello, cuentan con suspensiones de gran recorrido y rueda

delantera de mayor diámetro, en ambos casos respecto a los modelos de carretera. Además, aunque sus neumáticos poseen un dibujo que permite intuir su faceta campera, están más pensados, como el conjunto de la moto en sí, para su uso en carretera.

Enduro

Las motos enduro son modelos a medio camino entre las de Cross y las de Trial. Como tienen luces y deben llevar matrícula, son aptas para circular por todo tipo de superficies. Llevan relaciones de cambio muy cortas, que pueden subir fuertes pendientes y viajar por caminos pedregosos en detrimento de la velocidad. Una enduro con motor de 125cc, 4 tiempos y 5 marchas, sólo puede alcanzar los 90 km/h, aunque hay motos enduro que superan los 140 km/h.

Trial

Poseen un tamaño reducido para favorecer su manejo. Su postura de conducción está diseñada para ir de pie sobre las estriberas, ya que su velocidad de utilización es muy baja. Sus motores suelen ser de 2T, con una cilindrada en torno a los 300cc, existiendo algún modelo de 4T, ciclo de funcionamiento del motor que acabará imponiéndose a corto plazo al de 2T por aspectos de consumo y medioambientales.

Figura 4.13 Motocicleta Trail

Figura 4.14 Motocicleta de Enduro

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Supermotard

La fusión entre el motocross y el motociclismo de carretera ha dado origen a la Supermotard. Son motos deportivas para participar en carreras que se celebran en pistas en las que se mezclan tramos de asfalto y de tierra, con

algún salto obligado. Suelen ser motos diseñadas a partir de motos todo terreno a las que se les ponen ruedas y neumáticos de motocicletas de carretera.

Hace relativamente pocos años

surgieron las denominadas Hypermotard, que no dejan de ser Supermotard calzadas con un

motor de gran cilindrada. Sus prestaciones son mejores y tienen un comportamiento dinámico envidiable.

4.2.2. Mercado de motocicletas

Después de conocer los diferentes tipos de motocicleta que existen en el mercado, también es importante conocer cuál es la tendencia actual del mercado de dos ruedas: qué motocicletas se producen más, cuáles son las más compradas o en que cilindrada. Como se ha comentado anteriormente, sin embargo, se hará sólo una pequeña aproximación a este mercado, ya que la información que se extraiga será meramente informativa debido a que tanto la cilindrada como el tipo de motocicleta están restringidos a la propuesta del proyecto.

Para este estudio del mercado, todos los datos y gráficos presentados se han extraído de la página de estadísticas de ANESDOR (Asociación Nacional Empresas Sector de Dos Ruedas). Por tanto, todos ellos harán referencia a la venda de motocicletas en el territorio español, mayoritariamente en 2014 (datos más recientes de la web cuando fue consultada).

Se ha obviado el mercado de ciclomotores ya que, por cilindrada de motor, difieren mucho del motor y tipo de motocicleta del proyecto. Por tanto, se presentarán a continuación gráficos de ventas de motocicletas segmentadas por: tipo, cilindrada y marca. Las dos primeras tablas (Tabla 4.1 y Tabla 4.2)muestran las matriculaciones entre el periodo de enero a septiembre de 2014, comparando con 2013, y segmentando por tipo de motocicleta, y las matriculaciones por tipo de cilindrada.

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Enero-Septiembre 2014

Segmento Matr.2014 % / total Matr.2013 % 2013-2014

Campo 8.213 9,66 7.164 14,64

Carretera 19.019 22,38 14.557 30,65

Scooter > 50cc 57.304 67,43 49.009 16,93

Sin segmento 452 0,53 542 -16,61

Totales 84.988 100,00 71.272 19,24

Tabla 4.1 Matriculaciones por tipo de motocicleta

Enero-Septiembre 2014

Tramos cilindrada Matr.2014 % / total

0-125 51.733 60,87 126-500 14.520 17,08 501-750 8.553 10,06 751-1000 5.706 6,71 > 1000 4.476 5,27 Totales 84.988 100,00

Tabla 4.2 Matriculaciones por cilindrada

Se observa claramente como las Scooter son la tipología de motocicleta más popular al ser la más usada en ciudades, donde se concentra la mayor parte de la población. Viendo el tramo de cilindrada 0-125cc se vuelve a generar esta gran diferencia, ya que las Scooter mayoritariamente se encuentran dentro de este intervalo de cilindradas. Se observa también que a medida que aumenta la cilindrada del motor existe un número de matriculaciones menor, normalmente ligado al precio y a que ofrecen un servicio y prestaciones más especializados y enfocados a diferentes sectores y actividades.

Destacar el aumento del 19% del porcentaje de matriculaciones entre los años 2013 y 2014, dato significativo que demuestra el auge y la recuperación del sector de las motocicletas en 2014 que, según las previsiones, perdurará a lo largo del 2015 también.

La Tabla 4.3 indica el número de matriculaciones segmentado por marca de motocicleta. Se observa que las primeras marcas en cuanto a número de matriculaciones son las más populares en ventas de Scooter. Honda con la SH 125i SCOOPY, Kymco con la SUPER DINK 125, Yamaha con la X-MAX 125, Piaggio con LIBERTY 125 y SYM con la SYMPHONY 125S se

Marca Matr.2014 % / total

Honda 15.093 17,8 Kymco 12.412 14,6 Yamaha 10.653 12,5 Piaggio 8.085 9,5 Sym 5.688 6,7 Suzuki 5.122 6,0 BMW 5.040 5,9 Kawasaki 3.314 3,9 Peugeot 2.342 2,8 Keeway 2.119 2,5 Otras marcas 15.120 17,8 Total 84.988 100,00 Enero-Septiembre 2014

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sitúan entre las Scooter más vendidas en 2014. Suzuki ocupa un meritorio sexto lugar en ventas, a pesar de que sólo colocan dos Scooter entre las 100 más vendidas, por tanto demuestra su popularidad en el mercado de dos ruedas.

4.3. Conceptos teóricos

En este capítulo se explicarán las dos características estructurales más importantes de una motocicleta, que posteriormente nos ayudarán a hacer una mejor interpretación de las arquitecturas que se vayan a estudiar. Estas características tienen una gran importancia en su comportamiento ya que, en gran parte, deciden si una moto tiene estabilidad a alta velocidad o si, por el contrario, es ágil, con buena entrada en curvas y nerviosa. El objetivo del diseñador debe ser encontrar una solución que permita un uso racional del modelo, acentuando la cualidad predominante que se le quiere dar al mismo. [Arias-Paz, 2003, p.557-561].

Por un lado, la geometría básica de la motocicleta es una de las características que tiene un fuerte impacto en el comportamiento dinámico de la misma, impacto que se mostrará detenidamente a lo largo de este punto. Los parámetros que se van a explicar serán la distancia entre eje delantero y trasero de la motocicleta - también conocida por el nombre de batalla -, el ángulo de lanzamiento y el avance. En la Figura 4.17 se observan los elementos citados anteriormente gracias a una estructura muy simple de una motocicleta.

Figura 4.17 Geometría básica de la motocicleta

Por otro lado, la otra característica estructural que influye directamente en el comportamiento de la moto es el peso de ésta y, sobretodo, su reparto. Es obvio que, para dos

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motocicletas con el mismo valor de potencia de su motor, la que tenga menor peso será la que mayores prestaciones obtendrá. Además, para este último caso, las fuerzas actuantes en la moto serán menores cuando ésta esté en movimiento.

Figura 4.18 Centro de Gravedad (CdG) de una motocicleta

Por lo que al reparto de pesos se refiere, en función de la posición del centro de masas (C.D.M) o el Centro de Gravedad – CdG –, la motocicleta tendrá uno u otro comportamiento. Horizontalmente, el CdG le da diferentes características a la moto en función de si está desplazado hacia delante o hacia atrás. Si está adelantado, la dirección de la moto será precisa. En el caso en que el CdG esté retrasado o próximo al eje trasero, la motocicleta tendrá más tracción, es decir, su agarre con el suelo será mayor, teniendo una dirección menos precisa. Verticalmente, cuánto más bajo esté el CdG mejor será el comportamiento de la motocicleta, ya que ayudará a una mayor estabilidad de la misma.

El reparto de pesos, además, debe favorecer la aceleración y la frenada de la motocicleta y debe ser tal que cuando la moto frene, el peso se concentre en la parte delantera y cuando acelere, en la trasera.

Por último, en este apartado también se hará mención a los neumáticos de las ruedas, haciendo especial hincapié en la nomenclatura, es decir, como se describen las características de un neumático y cómo se interpretan.

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4.3.1. Distancia entre ejes

Como se observa a simple vista en la Figura 4.19, la distancia entre ejes, o batalla, es la separación entre los centros de las huellas de los neumáticos, es decir, la proyección de los centros de las ruedas sobre el plano horizontal al suelo.

Este parámetro tiene un efecto directo sobre la maniobrabilidad de la motocicleta, estáticamente hablando. Si se quiere abordar una curva, se observa que a mayor distancia entre ejes más se debe girar la rueda delantera para entrar en ella y, por consiguiente, más costoso es tomarla. Por consiguiente, una mayor distancia entre ejes requiere de un radio de giro más elevado para tomar la misma curva.

Por lo tanto, el efecto de este parámetro afecta de la siguiente manera: a mayor distancia entre ejes, mayor estabilidad dispondrá la moto en línea recta, pero peor será su comportamiento cuando haya que abarcar una curva, es decir, su agilidad será menor.

Finalmente, a lo que a su valor se refiere y debido a lo descrito anteriormente, para motocicletas de turismo la distancia entre ejes será muy grande - Honda Gold Wind 1800cc tiene una batalla de 1690 mm -, mientras que para una Supersport, por ejemplo la Honda CBR600 RR, será considerablemente pequeña - de un valor de 1375 mm -. No obstante, estos valores no son fijos, sino que tienen un cierto rango de unos 50 mm debido a, por ejemplo, el tensor de la cadena que modifica la distancia entre ejes en función de las necesidades del usuario.

4.3.2. Avance

El siguiente parámetro geométrico que se va a explicar es el avance. Se define como la distancia horizontal entre el punto de contacto del neumático con el suelo y la extensión de la línea dibujada por la pipa de dirección hasta el suelo. Para una mejor comprensión de su significado, se ha adjuntado la Figura 4.20.

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El avance nos indica cuál es el poder de auto-alineamiento de una moto, es decir, cuán fácil puede ser soltar las manos del manillar y que la motocicleta se mantenga recta. En este sentido, si el punto de contacto del neumático con el suelo está muy alejado del eje de dirección – esto significa un avance elevado – costará mucho desviar dicho punto y, por consiguiente, se opondrá a un cambio de dirección. En caso contrario, es decir, si ese punto de contacto está más cerca, el esfuerzo será menor y la dirección será más propensa a cambios de dirección, o lo que es lo mismo, más nerviosa. El avance, además, está relacionado con otros parámetros como el ángulo de lanzamiento o las dimensiones de las ruedas – ya sea el perfil del neumático o el radio de las llantas –. Un cambio en cualquiera de ellos implica cambiar también alguno de los otros. Más adelante, se describirá con más detalles esta propiedad.

De igual modo que la distancia entre ejes puede ser modificada en un cierto rango de valores a necesidad del usuario, el avance también puede serlo. Una manera de hacerlo es mediante la suspensión, tanto trasera como delantera, modificando la longitud del amortiguador/es o de las barras de la horquilla, respectivamente.

Los valores de avance de las motocicletas de serie están comprendidos entre los 74 y 160 mm. El valor más pequeño corresponde a las Scooter s, especialmente las de rueda baja, lo que demuestra que a valores bajos de avance, la motocicleta en cuestión tiene una gran manejabilidad y agilidad. En cambio, los valores más elevados hacen referencia a las Custom, perfectas para viajes largos por carreteras.

A pesar de ese abanico tan amplio de valores, la franja principal está comprendida entre los 90 mm y los 115 mm: modelos de Cross-Enduro para los valores más altos, mientras que son de poca cilindrada los que obtienen los valores más bajos.

4.3.3. Ángulo de lanzamiento

El ángulo de lanzamiento o de caída es el ángulo que forma el eje de la dirección con la normal a la rueda delantera, es decir, con la vertical. Dicho ángulo se puede medir a partir de las barras de la horquilla delantera, ya que éstas son paralelas al eje de la dirección, que está oculto

Figura 4.20 Avance de la motocicleta

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en la pipa y no permite medirlo desde el mismo eje. Como se observa en laFigura 4.21, se puede medir el ángulo de caída – Rake angle en inglés – o, en caso de que interese más como por

ejemplo en las motos deportivas, su

complementario.

Los valores en los que se comprende dicho ángulo están entre 23º, que puede tener una motocicleta de Trial, y más de 30º de una moto Custom.

En cuanto a los efectos que produce, el ángulo de lanzamiento afecta indirectamente al comportamiento de la moto, ya que un cambio de ángulo de lanzamiento produce también un cambio en otro parámetro de la geometría de la moto como es el avance, tal y como se ha explicado con anterioridad.

En lo que si tiene una transcendencia importante es en la manera de transmitir las irregularidades del terreno a la suspensión o el hundimiento de la misma ante el uso de los frenos. Por ejemplo, una horquilla muy lanzada, es decir, con un ángulo de lanzamiento grande, es más “dura” que una más vertical. Además, también afecta a la maniobrabilidad, ya que ante un mismo ángulo de giro del manillar, si el ángulo de lanzamiento es pequeño, su radio de giro es menor que con un ángulo grande.

4.3.4. Lectura del neumático

Por último, una vez explicado el significado y los efectos que provoca en la motocicleta los parámetros de la distancia entre ejes, el avance y el ángulo de lanzamiento, se estudiará la terminología de los neumáticos y la interpretación de ésta.

Antiguamente, se empleaban neumáticos con un perfil alto, es decir, con una relación grosor/altura del neumático de 1 o de 0.9, resultando alturas elevadas del mismo. Esto le daba una enorme rigidez al neumático, pero tenían también un gran desgaste. La nomenclatura que se usaba para designar un neumático era la anchura en pulgadas únicamente seguida del diámetro de la llanta en pulgadas también, por ejemplo, 3.50 x 18”.

Con el paso del tiempo, debido a modificaciones de los neumáticos a fin de tener un menor desgaste y aprovechar al máximo su vida útil, se consiguió obtener perfiles más bajos – hoy en día tienen unos perfiles comprendidos entre el 70-80% y el 55% de la altura del neumático

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–. Este cambio originó también una forma diferente de denominar las dimensiones de los neumáticos, que se explicará a continuación con detalle.

Tal y como se puede ver en la Figura 4.22, existen dos códigos que indican el tipo de neumático que uno puede tener. El primero de ellos indica las dimensiones del neumático (235/55 R17), mientras que el segundo se refiere al índice de carga y al símbolo de velocidad (99W).

Además de estos dos códigos, en los neumáticos suelen aparecer otras indicaciones relacionadas con sus propiedades. Por ejemplo, un dato importante que suele aparecer si el neumático no dispone de cámara interna son las siglas TL o simplemente tubeless; palabra anglosajona que indica la no presencia de cámara. En la Figura 4.23 se observan las diferentes indicaciones que puede tener.

Figura 4.23 Diferentes indicaciones que puede tener un neumático 235: Anchura en mm

55: Altura en % respecto anchura R: Neumático tipo radial (todos) 17: Diámetro borde interior llanta (en pulgadas)

99: Índice (capacidad) de carga W: Velocidad máxima a carga completa

99 i W son valores tabulados Figura 4.22 Código de un neumático

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4.4. Especificaciones técnicas del motor

El motor, el cual ha sido facilitado por el Dr. Emilio Angulo en formato CAD, es un motor Suzuki bicilíndrico en V a 90º de 4 tiempos utilizado en la motocicleta V-Strom que tiene la peculiaridad de que, conservando casi el 100% de la geometría exterior, existe una versión en 650 cc y otra en 1000cc.

En la Figura 4.24 a continuación se muestra el motor Suzuki en formato CAD que se dispone, así como alguna de sus entradas o salidas que van a resultar imprescindibles para el diseño de la futura motocicleta:

- Entrada de gases al motor: se conectará con la inyección del motor, que a su vez se conecta a la caja de aire o airbox.

- Salida de gases: ambas salidas se unirán a los dos tubos de escape de la motocicleta mediante el ruteado de los mismos (ver capítulo 5.7).

- Salida del piñón de la transmisión: punto que sirve para unir la transmisión secundaria (en este caso, la cadena) al motor mediante el piñón.

- Entrada del selector de cambio: se sitúa el pedal o selector de cambios, que irá en el reposapiés izquierdo.

Todos los conceptos visibles en la figura anterior, serán retomados y detallados en el punto oportuno para ello. Destacar que el sistema de transmisión del motor es por cadena. A

Salida del piñón de la transmisión Entrada del selector de cambio Entrada de gases al motor Salida de gases

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continuación se presenta una tabla en modo resumen de las especificaciones técnicas más importantes del motor, tanto de 1000cc como de 650cc:

Tabla 4.4 Especificaciones del Motor de la Suzuki V-Strom DL 1000 i de la Suzuki V-Strom 650 ABS.

4.5. Viabilidad de la opción

Maxi-Scooter

En este punto se pretende estudiar y definir la posible viabilidad de utilizar el motor Suzuki en una arquitectura de Maxi-Scooter . Para un correcto proceso de verificación, es necesario conocer más en detalle de dónde evolucionan las motocicletas Maxi-Scooter . Por tanto, en primer lugar, se hablará de las Scooter y, seguidamente, de las características de las Maxi-Scooter en particular – Scooter de gran cilindrada –.

4.5.1. Introducción a la arquitectura Scooter

Las Scooter, dada su propia identidad y naturaleza, se diferencian de las otras motocicletas tanto en mecánica como en apariencia y necesitan de una clasificación propia de subgéneros. Las características básicas que diferencian a las Scooter con la mayoría de motocicletas es que suelen presentar una carrocería que incluye una protección frontal para las piernas y que oculta toda o la mayor parte de la mecánica. Así mismo, el diseño clásico de Scooter presenta un suelo más o menos plano para los pies del conductor y a menudo incluye algún hueco de almacenaje Integrado, ya sea bajo el asiento, en la protección frontal para las piernas o en ambos sitios.

Configuración En V longitudinal a 90º

Ciclo 4 Tiempos

Cilindros 2

Válvulas por cilindro 4 Distribuación DOHC Cilindrada 1.037 cc Diámetro por carrera 100 x 66 mm Potencia máxima 100 cv a 8000 rpm Par motor 10,5 kg a 4000 rpm Alimentación Inyección

Refrigeración Líquida Cambio 6 velocidades Sistema de transmisión Por cadena Arranque Eléctrico

Configuración En V longitudinal a 90º

Ciclo 4 Tiempos

Cilindros 2

Válvulas por cilindro 4 Distribuación DOHC Cilindrada 645 cc Diámetro por carrera 81 x 62,6 mm Potencia máxima 67 cv a 8000 rpm Par motor 6,12 kgm a 6400 rpm Alimentación Inyección

Refrigeración Líquida

Cambio 6 velocidades

Sistema de transmisión Por cadena Arranque Eléctrico

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La popularidad mundial de las Scooter data de la aparición de la Vespa y la Lambretta entre 1945 y 1947, aunque características de Scooter citadas anteriormente están presentes en las primeras motocicletas de la historia y se considera que las primeras motocicletas identificables como Scooter fueron construidas a partir de 1914.

La Vespa y la Lambretta nacieron de una necesidad; la Segunda Guerra Mundial había dejado la economía seriamente afectada y el pueblo necesitaba un medio de transporte sencillo y barato. Por su amplia popularidad, se considera la Vespa la madre de todas las Scooter y su nombre nació de la expresión de su propio creador Piaggio, "Sembra una Vespa!" - "¡Parece una avispa!” -, con el que se definía un nuevo concepto de moto: la Scooter. Un vehículo ligero, manejable, barato y fácil de adquirir. [Ibáñez, 2012]

4.5.1.1. Clasificación/Segmentación de las Scooter

Actualmente, entre las Scooter se pueden encontrar infinidad de versiones y modalidades. Desde pequeños ciclomotores urbanos hasta grandes Maxi-Scooter; hay un Scooter para cada gusto y necesidad. Dentro de este abanico de posibilidades, se ha realizado una tabla con una posible clasificación (existen otras maneras de posicionar los diferentes tipos de Scooter) de estas motocicletas, que aporta una idea significativa de cómo están distribuidos los tipos de Scooter según su cilindrada. Dicha tabla se encuentra en el Anexo A.

4.5.2. Introducción a la arquitectura Maxi-Scooter

El término Maxi-Scooter o Mega-Scooter nace de la necesidad de renombrar una moto que tenía en sus orígenes cilindradas de baja potencia (entre 50 y 250 cc) como una de sus características principales, y que hizo su aparición conforme las marcas fueron ofreciendo modelos cada vez mayores y más potentes.

Se considera una Maxi-Scooter, una Scooter con motor de cilindrada media-alta (más de 300cc), altas prestaciones, y un tamaño medio superior a las Scooter. Están diseñadas para recorrer distancias más largas a ritmo más rápido, ganando en autonomía de recorrido a cambio de ceder parte de su agilidad en ciudad en comparación con las Scooter de menor cilindrada, pero siendo aún más competentes en ciudad que los otros tipos de motocicleta.

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Otra característica importante actual, tanto de Scooter como de Maxi-Scooter, es que la gran mayoría disponen de cambio automático, facilitando así su manejabilidad a todos sus usuarios. No obstante, no hay que olvidar que tanto la Vespa como la Lambretta tenían cambio manual. Hoy en día, por ejemplo, la HondaIntegra tiene cambio manual electrónico, a diferencia de la mayoría de Scooter.

Se pueden encontrar Maxi-Scooter tanto Deportivas, como de Rueda Alta, Gran Turismo (GT) o incluso de Tres Ruedas.

4.5.3. Estudio de las diferentes Maxi-Scooter del mercado

La moda Maxi-Scooter, por así llamarlo, empezó en 1986 cuando Honda introdujo la CN250 Helix. Algunos años más tarde, Suzuki lanzó los modelos Burgman 400 y 650. Honda (600, 700 y 750 cc), Aprilia/Gilera (839 cc), Yamaha (400 o 530 cc) y Kymco (700 cc) son grande marcas que también han introducido Scooters con motores dentro del rango de 400 a 850cc.

A continuación se describirán las motocicletas que se han estudiado en este apartado, haciendo especial mención en sus propiedades o características más importantes a la hora de decidir la viabilidad de esta opción, así como en las más parecidas en cuanto a cilindrada del motor que se dispone. Las dimensiones de las motos estudiadas serán resumidas en la Tabla 4.5, al final de este punto. Para información más detallada de cada motocicleta, se pueden consultar sus respectivas fichas técnicas en el Anexo B.

Una referencia clara de una Maxi-Scooter de gran cilindrada, y objeto de estudio, es la HondaIntegra 750. Se trata de una Maxi-Scooter con motor bicilíndrico en paralelo, de 4 tiempos

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y 745cc. Tiene un chasis tubular tipo “diamante”1, caracterizado por ser largo en sentido vertical y poder alojar por completo el motor en su interior.

Otra motocicleta imprescindible de estudio es la Gilera GP 800, la cual tiene un motor bicilíndrico de 4 tiempos, posicionado en V formando 90°, longitudinalmente. Se trata de la única Maxi-Scooter con motor en V (de ahí la importancia, al compartir esta característica con la moto diseñada) y chasis de doble cuna de acero. Es importante remarcar que, en esta motocicleta, uno de los cilindros es vertical y el otro horizontal al sentido de la marcha.

Figura 4.29 Gilera GP 800

Otra Maxi-Scooter bastante popular, en cuanto a número de vendas, es la Yamaha T-MAX 530. Su característica principal es que dispone de un chasis en forma de diamante – ver Figura 4.30 –que, a diferencia de todas las demás Maxi-Scooter y motos en general, está hecho de aluminio fundido y no de acero. Su motor está formado por dos cilindros en paralelo inclinados

1 Este tipo de chasis, así como otros tipos de chasis, suspensión y demás conceptos técnicos que se nombren en este apartado, se estudiarán detalladamente en el capítulo 5.2.

Figura 4.30 Chasis de la Yamaha T-Max 530 Figura 4.31 Yamaha T-Max 530 Figura 4.28 Chasis de la Gilera GP 800

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hacia delante. Otra peculiaridad de la Yamaha T-Max 530 es que, a diferencia de la gran mayoría de Scooter, dispone de doble tija de dirección, tal como se observa en la Figura 4.30.

Otras motos, de las cuales también se han recogido sus características para su posterior análisis y comparación, son las dos Maxi-Scooter de BMW, BMW C 650 GT y BMW C 600 Sport, ambas con motor de cuatro tiempos y dos cilindros en línea, la Yamaha X-MAX 400, que dispone de motor monocilíndrico en línea longitudinal y la Suzuki Burgman 400, también con motor monocilíndrico de 4 tiempos.

A continuación se muestra una tabla con diferentes parámetros geométricos de interés de las Maxi-Scooter referidas en este punto:

Longitud (mm) Altura (mm) Distancia entre ejes (mm) Altura del asiento (mm) Ángulo de lanzamiento (º) Avance (mm) Honda Integra 750 2195 1440 1525 790 27 110 Gilera GP 800 2237 1302 1593 780 - - BMW C 650 GT 2218 1411 1591 805 25,4 93 BMW C 600 Sport 2155 1378 1591 810 25,4 92 Yamaha T-MAX 530 2200 1445 1580 800 - - Yamaha X-MAX 400 2190 1445 1580 800 - - Suzuki Burgman 400 2265 1400 1590 710 25,2 102 Tabla 4.5 Parámetros geométricos de diferentes Maxi-Scooter

Se observan en la tabla adjunta datos que pueden ser importantes en el posicionamiento del motor como es la distancia entre ejes, entre 1500 y 1600 mm para prácticamente todos los

Referencias

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